高純氣體應(yīng)用控制系統(tǒng)是指以超潔凈要求的輸送高純氣體、摻雜氣體的管道系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于太陽能光伏電池生產(chǎn)、集成電路、顯示器面板生產(chǎn)等微電子領(lǐng)域，成都高純氣體系統(tǒng)輸送的氣體主要有：高純大宗氣體（高純氧、高純氫、高純氦、高純氫等氣體）、特氣（硅烷、磷烷、砷烷、氯化氫、氯氣等工藝氣體）。
隨著微電子工業(yè)的不斷發(fā)展,特別是超大規(guī)模集成電路制造的晶圓尺寸不斷變大,線寬尺寸從微米級(jí)進(jìn)人到亞微米(小于1um)級(jí)以及深亞微米(小于0.18um)級(jí),這樣,對(duì)半導(dǎo)體制造工藝中的超凈氣體的品質(zhì)要求越來越高,對(duì)這些氣體中微粒、雜質(zhì)及露點(diǎn)控制要求很為嚴(yán)格,已達(dá)到ppb、ppt級(jí),塵埃粒徑要求控制小于0.1um的微粒,因此對(duì)超凈氣體的輸送管路系統(tǒng)的潔凈度提出了非常高的要求。工藝氣體中的雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體制造的整個(gè)過程都有影響。
如高溫處理中,重金屬微粒向硅的內(nèi)部侵人擴(kuò)散,誘發(fā)結(jié)晶缺陷,是導(dǎo)致半導(dǎo)體器件特性裂化的原因。腐蝕工序中,由于微粒附著在硅片處,將導(dǎo)致接觸部分和周圍的腐蝕加工精度降低。熱處理工序中,堿金屬微粒使氧化膜與硅的界面特性產(chǎn)生異常 ，引起耐壓性差或電氣特性劣化。
系統(tǒng)高純配置除特氣外的超凈氣體管道，在配管系統(tǒng)上應(yīng)分段配置氣體過濾器以去除微粒子，通常應(yīng)采用兩級(jí)以上的氣體過濾器，在潔凈廠房內(nèi)通常設(shè)置預(yù)過濾器和高精度末端氣體過濾器，預(yù)過濾器設(shè)在潔凈廠房氣體房間的干管上；對(duì)進(jìn)行預(yù)過濾，以減輕末端氣體過濾器的負(fù)荷，并延長其使用壽命。
高精度終端氣體過濾器應(yīng)設(shè)在用氣點(diǎn)處，在管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)末端的放空管，各主管和支干管未端的吹掃閥及必要的取樣口，以便于運(yùn)行前的吹掃、氣體置換和維護(hù)管理，系統(tǒng)中應(yīng)盡量減少滯留氣體的空間．不應(yīng)出現(xiàn)盲管段等不易吹掃到的死角，以避免微粒的積聚；特氣管道系統(tǒng)一般是在供氣起點(diǎn)（氣柜內(nèi)）和用氣點(diǎn)設(shè)置氣體過濾器。
系統(tǒng)主材選擇
對(duì)高純氣體管道．應(yīng)采用內(nèi)壁電解拋光的超低碳不銹鋼管(SUS3I6LEP)，表面粗糙度Ra10uin。對(duì)于制作EP管的母材普通的單真空熔化不銹鋼是不能滿足高純氣體的要求的，因單真空熔化不銹鋼制作的附件和管道表面相對(duì)粗糙．易于吸附釋放出微粒。
應(yīng)采用更先進(jìn)的雙真空熔化不銹鋼，雙真空熔化316L不銹鋼中不純雜質(zhì)進(jìn)一步減少，從而使成品中的凹坑數(shù)量和被吸附的氣體減少。另外，雙真空熔化不銹鋼的化學(xué)成分是經(jīng)嚴(yán)格控制的，因此減少了污染的潛在性和提高了附件的可焊接性。
管道的表面粗糙度對(duì)顆粒物吸附或釋放的影響是非常主要的，在BA管內(nèi)壁．粘附在管道內(nèi)表面的顆粒物無法吹掃掉，因?yàn)樵陬w粒躲藏的區(qū)域（管道內(nèi)表面凹陷處）幾乎沒有流體通過，當(dāng)彎管時(shí)，成百上千的顆粒物會(huì)被檢測到。
管道附件特殊要求是無泄漏，無雜質(zhì)，無氣體釋放、無死區(qū)和無聚合物。閥門選用波紋管閥或隔膜閥，因波紋管閥和隔膜閥漏氣量少，尤其隔膜閥的閥體死空間小，易吹除，應(yīng)優(yōu)先選用，閥座的密封面往往是引起內(nèi)部泄漏的主要原因，常用的的閥座密封材料是塑料，例如3M的kel-F或杜邦的Teflon，這些塑料像其它的塑料一樣會(huì)被滲透，并且閥門的頻繁動(dòng)作會(huì)不可避免地使密封面產(chǎn)生微小粒子。
高純氣體的外部泄漏一定要減小到至少低于泄露檢測的限制，只有采取金屬一金屬面密封能達(dá)到，在一定要拆卸的地方，采用可靠性高的金屬密封墊-端面密封方式(VCR）連接，其余采用全自動(dòng)脈沖氬弧焊軌道焊機(jī)進(jìn)行焊接連接。
全自動(dòng)脈沖氬弧焊軌道焊機(jī)焊接，不添加焊絲，可以確保焊接質(zhì)量，焊縫成型均勻美觀，能大限度地降低焊縫對(duì)氣體微粒的影響，同時(shí)也減少了由于焊接工人的水平不同而導(dǎo)致焊接質(zhì)量的差異。
施工方法
在管道安裝前，應(yīng)繪制管道軸側(cè)圖，標(biāo)明管道的長度和焊口的詳細(xì)位置。繪圖時(shí)應(yīng)多考慮焊接的操作空間，并盡量順著氣流的方向進(jìn)行安裝。為了防止微粒污染，管道的所有預(yù)組裝加工應(yīng)在臨時(shí)凈化間內(nèi)進(jìn)行。管子在切割過程中應(yīng)防止變形或劃出痕跡，在切割的過程中用高純氬氣進(jìn)行吹掃以避免污染。切割完后，用專用刮削工具將端口刮削至平整，光滑，如端面不平，用專用工具將未端平整。焊接接口的好壞將直接影響到焊縫的質(zhì)量，從而影響整個(gè)配管安全。為了確保焊縫質(zhì)量，正式施焊前以及焊接過程中任何一參數(shù)（位置、氣流、管徑等〕發(fā)生變化，都一定要做焊接試驗(yàn)《即樣品），樣品的焊接記錄也應(yīng)登記在每天的日常焊接記錄上面，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可正式施焊，焊縫成型必項(xiàng)均勻、美觀．不允許有未焊透、未熔合、焊面內(nèi)凹、氣孔、錯(cuò)邊等缺陷。預(yù)制好的管道附件的兩端一定要用潔凈的塑料蓋子連同塑料薄膜起封好，并用潔凈的膠帶扎緊，以減少大氣對(duì)管道的污染。
在現(xiàn)場施工時(shí)，周圍的環(huán)境會(huì)對(duì)潔凈管道有污染的危險(xiǎn)性，因此應(yīng)盡可能地在臨時(shí)凈化間內(nèi)施焊，減少現(xiàn)場焊接點(diǎn)的數(shù)量。在全自動(dòng)脈沖氬弧焊焊接過程中，如果管內(nèi)殘留有氧氣或水分，則在焊接部位會(huì)形成氧化膜，變成微粒發(fā)生源，所以，在焊接過程中及焊接前后，用高純氮?dú)獬浞种脫Q管內(nèi)的氧氣或水分是非常重要的。焊接保護(hù)氣體經(jīng)過0.05um過濾器過濾?，F(xiàn)場每完成好一部分管道，兩端閥門一定要關(guān)緊（如沒有閥門，管內(nèi)就應(yīng)一直充著氬氣保護(hù)）在管道施工過程中難免會(huì)有微粒進(jìn)人管道系統(tǒng)內(nèi)，管路系統(tǒng)的吹掃是一個(gè)必不可少的過程；高純氣體管道用高純氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，先吹主干管，其次吹支干管．然后吹掃各支管。吹掃時(shí)間根據(jù)氣體品質(zhì)不同要求確定，直到測試純度合格為止。非氮?dú)夤艿?，用氮?dú)獯祾吆细窈筮M(jìn)行置換，然后再次吹掃，直至置換后的氣體達(dá)到純度要求為止。根據(jù)氣體工藝要求應(yīng)做各種測試，包括管道系統(tǒng)總體對(duì)外泄漏試驗(yàn)、總體對(duì)內(nèi)泄漏試驗(yàn)、顆粒物、露點(diǎn)、含氧量測試氦檢泄漏試驗(yàn)等。管道經(jīng)測試合格后管內(nèi)通入高純氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。
對(duì)于高純氣體輸送系統(tǒng)的潔凈度控制，貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、使用各階段，在設(shè)計(jì)階段需作周密考慮，從系統(tǒng)配置上保證減少污染；在施工階段，從施工開始時(shí)即一定要對(duì)微粒進(jìn)行嚴(yán)密管理，在整個(gè)施工過程中每道工序和流程中，需采取防止微粒污染的措施，才能把微粒污染控制到小限度，滿足高純氣體對(duì)管路輸送系統(tǒng)的要求。
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